[发明专利]一种数控铣削刀具的快速优选方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控铣削刀具的快速优选方法，属于金属切削领域。

背景技术

随着现代制造业的快速发展，各种典型材料在电子、航空、航天等领域得到了广泛的应用。主要包括铝合金、钛合金、以及其它复合材料等。由于铝合金和钛合金弹性模量低，加上军用领域零件的特殊结构工艺特点，使得加工过程中很容易发生零件报废现象。因此，在零件生产过程中，选择具有优良切削性能和较高性价比的刀具，对于提高零件的加工效率并降低加工成本，具有非常重要的影响。

目前，国内外各刀具厂商都提供了针对相应材料的刀具产品，每种型号刀具在材料、涂层、刀具角度和几何参数等方面都有其各自的特点，各自所推荐的优化参数也不尽相同。另外，各种厂商的刀具也存在着明显的价格差异，而刀具的切削性能并不与其自身的价格成正比。

刀具的切削性能对于各种材料数控加工过程中的刀具寿命和加工表面质量有着明显的影响，因此，需要提供一种通过利用刀具的切削性能与性价比来优选切削刀具的方法。但是，目前传统的刀具切削性能的评价方法是以刀具耐用度来衡量的，不能完全满足刀具性价比评价的需要。特别对于铝合金等材料，由于刀具磨损速度较慢，短时间的切削实验无法采用刀具磨损的指标进行切削性能评价，需要提供一种能够快速反应刀具切削性能的方法。

“一种切削刀具材料快速选择方法（中国发明专利，公开号CN101625298A ）”中根据刀具初期磨损进行刀具材料优选的方法。其中，未涉及刀具性价比的优选，并在刀具选择中只考虑了刀具磨损，而加工表面质量和切削力等因素未加以考虑。

发明内容

所要解决的技术问题：

针对以上不足本发明提供了一种根据被加工材料、刀具性能与性价比来快速选择数控铣削刀具的方法。本发明通过综合比较切削刀具磨损、切削力和加工表面质量等指标，建立刀具综合性能评价模型，从而快速、有效的选出最适宜的数控铣削刀具。

技术方案：

一种数控铣削刀具的快速优选方法包括以下几步：

步骤一：对市场上适合加工铝合金或钛合金材料的刀具进行初步选择；选择刀具优选实验的备选刀具及其试切参数，向刀具厂商咨询难加工材料切削刀具型号及最佳切削参数，试切参数可以采用厂商推荐参数或实际生产中实际使用的参数；

步骤二、针对步骤一所选刀具，安排刀具切削实验进行，其中对于易加工材料主要从切削力、切削材料表面粗糙度及刀具成本考虑三个方面考虑，对于难加工材料主要从刀具磨损、切削力、切削材料表面粗糙度及刀具成本四个方面考虑；

步骤三：刀具性能的综合比较:

刀具综合性能X可以由下式得到：

其中，x_i是分项指标，λ_i是权重系数，λ₁+λ₂+……+λ_n=1；几个比较重要的指标包括单位磨损的金属去除率x₁、表面粗糙度x₂和切削力x₃;

在粗加工时，主要考虑刀具磨损，应以指标x₁为主要指标；精加工时，主要考虑加工表面质量，应以指标x₂为主要指标；在考虑薄壁件加工时，由于变形较大，应考虑指标x₃；如果不具备测力的条件，可以不考虑指标x₃；

为了方便数据处理，对每个指标进行归一化处理，即在每个分项指标中将每把刀具的指标分别除以该指标各备选刀具的最大值；

x₁反映了在去除相同的金属材料时，后刀面单位磨损量所达到的金属去除率，反映了刀具的抗磨损的能力，

其中，Q是金属去除率，VB是后刀面磨损量，铝合金切削刀具磨损较小，可以不考虑该指标；

x₂反映了刀具获得的加工表面质量，为加工表面粗糙度的倒数，Ra代表加工表面粗糙度，

x₃反映了切削过程中的切削力，铣削时，为吃刀分力F_y的倒数，车削时，为切向分力F_z的倒数，F代表切削分力，

步骤四：最后根据刀具的价格，算出刀具的性价比q，